汽油机准维燃烧模型与排放模型的研究

摘要

随着现代汽车工业的飞速发展，环境污染问题和能源危机问题已经成为各国科学家日益关注和研究的重点。汽车消耗着石油能源的一半左右，同时也是环境污染的大户。对内燃机燃烧的研究也就成为了重中之中。 本文概括介绍了内燃机燃烧过程的研究现状及意义，以及当今世界上内燃机燃烧过程的研究进展与发展状况；分析讨论了内燃机燃油喷雾模型，对内燃机中燃油喷雾场的几何结构和物理特性作了一定阐述，分别分析讨论了目前在内燃机研究领域中应用较多的气相射流模型和油气两相模型。 在内燃机燃烧过程的双区与多区燃烧模型中，包括燃烧过程的预测模型、火焰传播模型、传热模型、点火计算和火焰核初始模型、汽车有害排放物的生成模型等。常用双区模型是将已燃区作为一个整体而计算，其结果是整个区域的平均值；而本文着重论述了在多区模型中，改变双区模型的划分方法，将燃烧室按等质量划分为若干个小区，各小区之间绝热且互不混合，相当于若干个零维模型，其计算的结果更接近于内燃机实际燃烧过程。在内燃机排放模型中，本文进行了内燃机燃烧排放物(CO、HC和NOx)生成机理的分析，得到了排放物(CO、HC和NOx)的生成规律。 本文在内燃机燃烧排放数学模型的基础上，利用Matlab/simulink软件建立了发动机排放仿真模型，并分析讨论了发动机参数(过量空气系数、点火提前角、发动机转速)变化对燃烧排放物(CO、HC、NOx)的影响。NOx生成量减少时，CO和HC的生成量有所增加，且燃油消耗也有所增大。因此从过量空气系数入手来降低NOx排放往往会导致CO和HC排放的增加。通过仿真分析，我们发现点火提前角的大小对CO排放影响不大，但点火提前角过分推迟，会导致CO在燃烧过程中未能完全氧化从而引起CO排放量有所增加，同时也会使发动机的动力性和燃油经济性下降。本文同时还分析了发动机转速对排放生成物的影响。在湍流燃烧速度方面论文探讨了分形在燃烧模型中应用，运用分形理论，得到了求取预混湍流火焰前锋外廓线分形维数的方法。

目录

文摘

英文文摘

重庆交通学院学位论文原创性声明及版权使用授权书

第一章绪论

1.1开展内燃机燃烧过程研究的目的意义

1.2汽油机燃烧过程研究的发展与现状

1.3本课题的研究内容

第二章燃油喷雾模型及分析

2.1喷雾场结构简化分析

2.2气相射流模型

2.3油气两相模型

2.3.1连续液滴模型(CDM)

2.3.2离散液滴模型(DDM)

2.4本章小结

第三章汽油机燃烧模型

3.1湍流火焰结构

3.2湍流燃烧模型

3.3双区模型

3.3.1诊断模型

3.3.2预测模型

3.3.3紊流火焰传播模型

3.3.4传热模型

3.3.5点火计算和火焰核的初始形成

3.4多区燃烧模型

3.4.1诊断模型

3.4.2预测模型

3.4.3传热计算

3.5汽油机有害排放物的生成

3.5.1 CO、HC和NOx的生成过程

3.5.2 CO、HC和NOx的生成机理

3.6发动机燃烧系统控制参数设计

3.6.1发动机燃烧控制参数

3.6.2发动机各个子系统模型

3.7发动机排放模型

3.8本章小结

第四章发动机燃烧排放模型仿真

4.1系统规定参数

4.2燃烧排放仿真模型

4.2.1发动机输出

4.2.2发动机燃烧模型

4.2.3发动机仿真模型

4.3发动机参数对有害排放的影响仿真分析

4.3.1过量空气系数的影响

4.3.2点火提前角的影响

4.3.3转速的影响

4.4本章小结

第五章分形在准维燃烧模型中的应用

5.1分形几何的基本概念

5.2分形在准维燃烧中的模拟

5.3本章小结

第六章本文结论

致 谢

参考文献

在校期间的科研成果及发表的论著